конспект урока Закон Всемирного тяготения. 14 гравитационная сила. Закон Всемирного тяготения. Сила тяжести. Класс 10а, 10б Тип урока открытие нового материала Цель урока Структура урока Организационный момент Актуализация знаний Изучение нового материала
 Скачать 330.5 Kb.
|
Закон Всемирного тяготения. Сила тяжести.Класс: 10а, 10б Тип урока: открытие нового материала Цель урока: Структура урока: Организационный момент Актуализация знаний Изучение нового материала Закрепление Домашнее задание Ход урока Организационный этап Приветствие. Отметка присутствующих и отсутствующих. Актуализация знаний Фронтальный опрос. Первый закон Ньютона. Второй закон Ньютона Третий закон Ньютона Изучение нового материала 1 слайд: Сила тяжести. Закон всемирного тяготения 2 слайд: 1. Прежде чем изучать взаимодействие тел, необходимо задаться вопросом: какие вообще существуют виды взаимодействий? Какие существуют силы в природе? В настоящее время, в физике разделяют всего четыре типа фундаментальных сил. Итак, первый вид сил или первый вид взаимодействия вам хорошо знаком — это гравитационное взаимодействие. В общем и целом, можно сказать, что гравитационные силы действуют между всеми телами, и все тела притягиваются друг к другу. Как правило, гравитационными силами можно пренебречь, если речь не идет об огромных телах, таких как небесные тела (то есть планеты, звезды и так далее). Второй тип взаимодействия вам тоже хорошо знаком - это электромагнитные силы. Эти силы действуют между всеми частицами, имеющими заряд электрические заряды. Электромагнитные силы, как и гравитационные, тоже имеют обширную сферу действия. Электромагнитное взаимодействие проявляется в любых живых организмах и в любых состояниях вещества. Существует также, так называемое «сильное взаимодействие» - это проявление ядерных сил, с которыми вы уже немного познакомились, изучая курс физики девятого класса. Эти силы очень кратковременные. Область действия ядерных сил не распространяется за пределы атомных ядер. Наконец, существует так называемое «слабое взаимодействие» - это взаимодействие, которое вызывает взаимные превращения элементарных частиц. Именно слабое взаимодействие определяет радиоактивный распад и термоядерные реакции. Таким образом, существует четыре типа фундаментальных взаимодействий: гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое (последние два вида взаимодействий относятся к ядерным взаимодействиям). 3 слайд: Исаак Ньютон открыл этот закон в возрасте 23 лет, но целых 9 лет не публиковал его, так как имевшиеся тогда неверные данные о расстоянии между Землей и Луной не подтверждали его идею. Лишь в 1667 году, после уточнения этого расстояния, закон всемирного тяготения был наконец-то отдан в печать. 4 слайд: История открытия закона: На склоне своих дней Исаак Ньютон рассказал, как это произошло: он гулял по яблоневому саду в поместье своих родителей и вдруг увидел Луну в дневном небе. И тут же на его глазах с ветки оторвалось и упало на землю яблоко. Тут ему и пришло в голову, что, возможно, это одна и та же сила заставляет и яблоко падать на землю, и Луну оставаться на околоземной орбите. 5 слайд: формулировка закона всемирного тяготения такова: сила взаимного притяжения двух тел прямо пропорциональна произведению их масс и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними. 6 слайд: Особенности силы тяготения: Силы тяготения направлены вдоль прямой, проходящей через центры взаимодействующих тел. 7 слайд: Необходимо отметить, что если тела не являются материальными точками, то за расстояние между ними принимается расстояние между центрами тяжести этих тел. В формуле мы видим коэффициент пропорциональности, который называется гравитационной постоянной. Гравитационная постоянная численно равна силе притяжения между двумя материальными точками массами 1 кг, если расстояние между ними составляет 1 метр. Г  равитационная постоянная является очень важной константой, поскольку именно с её помощью люди смогли вычислить массу Земли, Луны, Солнца и так далее. Но как вычислить саму гравитационную постоянную?8 слайд: Впервые гравитационная постоянная была измерена Генри Кавендишем в 1798 году. С помощью крутильных весов, ему удалось определить значение гравитационной постоянной достаточно точно (оно почти совпадает с принятым сегодня значением). К  рутильные весы представляют собой следующую установку: на тонкой упругой нити подвешено лёгкое коромысло с двумя шарами на концах. Рядом закреплены два значительно более тяжёлых шара (в эксперименте Кавендиша легкие шары имели массу 775 г, а тяжёлые – 49,5 кг). В результате гравитационного взаимодействия, коромысло поворачивалось и закручивало нить. Зная упругие свойства нити, Кавендишу удалось измерить силу притяжения. Поскольку, массы шаров ему были известны, так же, как и расстояние между ними, Кавендиш смог вычислить гравитационную постоянную.9 слайд: Определение гравитационной постоянной. Измерив силу взаимодействия между шарами m и Mпо углу закручивания нити и зная массу шаров и расстояние между ними, Кавендиш определил гравитационную постоянную. 10 слайд: Необходимо отметить, что закон всемирного тяготения дает точный результат, в трех случаях: 1) Если оба тела имеют форму шара и являются однородными. 2)Если размеры тел ничтожно малы, по сравнению с расстоянием между ними. 3) Если одно из тел обладает формой шара и его размеры многократно больше размеров второго тела любой формы. 11 слайд: Открытие Ньютоном закона всемирного тяготения явилось важнейшим событием в истории физики. На основе закона всемирного тяготения: открыты планеты Нептун и Плутон.12 слайд: определены массы Солнца, планет и других небесных тел 12слайд: определены массы Солнца и других небесных тел 13 слайд: раскрыты загадки движения комет и тайны приливов 14 слайд: вычисляются параметры движения космических аппаратов, искусственных спутников Земли. 15 слайд: Чем больше расстояние спутника над поверхностью Земли, тем медленнее он будет двигаться по орбите. Существует минимальная скорость, которую нужно сообщить телу, чтобы вывести его на орбиту Земли. Эта скорость называется первой космической скоростью. Её можно найти, приняв расстояние от Земли за ноль, поскольку изначально спутник будет находиться на Земле. Любое тело, находящееся на Земле, не сможет выйти на её орбиту, если будет двигаться медленнее, чем 7,9 км/с. Существует также и вторая космическая скорость. Это скорость, необходимая для того, чтобы покинуть орбиту Земли. Вторая космическая скорость вычисляется исходя из закона сохранения энергии и равна 11,2 км/с В ближайшее время мы будем рассматривать только первые две космические скорости. К  ак можно убедиться из формул, чем больше масса и чем меньше радиус небесного тела, тем больше его космические скорости. То есть, если небесное тело является сверхплотным, то его космические скорости будут очень велики. Ярким примером сверхплотных небесных тел являются черные дыры. 16 слайд: Вы уже знакомы с понятием силы тяжести - это сила, с которой Земля притягивает тело, находящееся на её поверхности (или вблизи этой поверхности). Именно под действием силы тяжести, тела могут находиться в свободном падении. Находясь в свободном падении можно ясно ощутить состояние невесомости, то есть, отсутствие веса. Рассмотрим эти явления более подробно. Еще в седьмом классе вы познакомились с весом тела. Вес тела — это сила, с которой тело действует на горизонтальную опору или растягивает подвес. Надо сказать, что вес — это частный случай силы упругости. Рассмотрим простой пример. В помещении вы видите сидящего человека, горшки с растениями, часы, висящие на стене и так далее. На все эти тела, несомненно, действует сила тяжести. Н  есмотря на это, все тела находятся в состоянии покоя. Дело в том, что опора, по третьему закону Ньютона, действует, например, на горшок, с той же силой, что и горшок давит на неё. Эта сила называется реакцией опоры. Итак, мы выяснили что, исходя из третьего закона Ньютона, реакция опоры равна по модулю весу тела. Поскольку тело покоится, равнодействующая сила равна нулю. Следовательно, реакция опоры должна уравновешивать силу тяжести (в противном случае, тело бы падало по направлению к центру Земли).Таким образом, если тело покоится на горизонтальной поверхности, или двигается равномерно и прямолинейно, то вес тела равен силе тяжести. 17 слайд: А теперь, давайте рассмотрим, что произойдет, если опора будет двигаться с ускорением. Классический пример подобной ситуации — это движение лифта. При начальном движении лифта вверх, ускорение, конечно, направлено вверх. П  рименим второй закон Ньютона:  И  з этого уравнения, мы видим, что вес тела увеличивается при ускоренном движении опоры вверх. Это явление называется перегрузкой. Действительно, при рывке лифта вверх, мы чувствуем некое давление.Нетрудно догадаться, что при ускоренном движении вниз, происходит противоположное явление: вес тела уменьшается. В этом можно убедиться, если вновь применить второй закон Ньютона:  Как видно, из уравнения, при движении вниз с ускорением свободного падения, вес тела обратится в ноль:  Это явление называется невесомостью. И правда, при рывке лифта вниз, мы ощущаем некую легкость. Так, космонавты, находящиеся на космической станции, испытывают состояние невесомости. Они, фактически находятся в свободном падении, но падают, как бы, вокруг Земли. Дело, конечно, в их орбитальной скорости, достаточной для того, чтобы находиться на околоземной орбите. Приведем пару примеров. Допустим, вы поставите стакан с водой на поднос. Очевидно, что стакан будет действовать на поднос с силой: Fт = mg. Но, как вы знаете, если вы отпустите поднос, то и стакан, и поднос будут находиться в свободном падении. При этом, стакан не будет оказывать никакого воздействия на поднос, то есть не будет обладать весом.Закрепление. Выполнение теста. Домашнее задание. 18 слайд: Домашняя работа. Сообщение на тему «Ньютоновская теория гравитации и движение в солнечной системе» П.___________ прочитать Задачи ____________ стр. Ответы теста
Тест Вариант 1 1. Единицей измерения, какой физической величины является ньютон? А. Силы. Б. Массы. В. Работы. Г. Энергии. Д. Мощности. 2. Кто открыл закон инерции? А. Гераклит, Б. Аристотель. В. М. Ломоносов, Г. Г. Галилей, Д. И. Ньютон. 3. Тело движется прямолинейно с постоянной скоростью. Какое утверждение о равнодействующей всех приложенных к нему сил правильно? А. Не равна нулю, постоянна по модулю и направлению. Б. Не равна нулю, постоянна по направлению, но не по модулю. В. Не равна нулю, постоянна по модулю, но не по направлению. Г. Равна нулю. Д. Равна нулю если постоянна по модулю и направлению. 4. Тело движется равноускорено и прямолинейно. Какое утверждение о равнодействующей всех приложенных к нему сил правильно? А. Не равна нулю, постоянна по модулю и направлению. Б. Не равна нулю, постоянна по направлению, но не по модулю. В. Не равна нулю, постоянна по модулю, но не по направлению. Г. Равна нулю. Д. Равна нулю или постоянна по модулю и направлению. 5. Какая из приведенных ниже формул выражает закон всемирного тяготения? А.  . Б.   В.  Г.  Д. среди ответов А – Г нет правильного.Тест Вариант 2 1.- Единицей измерения, какой физической величины является килограмм? А. Силы. Б. Массы. В. Работы. Г. Энергии. Д. Мощности. 2. Кто открыл закон инерции? А. Аристотель. Б. Гераклит. В. М. Ломоносов. Г. И. Ньютон. Д. Г. Галилей. 3. Тело движется прямолинейно с постоянной скоростью. Какое утверждение о равнодействующей всех приложенных к нему сил правильно? А. Не равна нулю, постоянна, но модулю, но не, но направлению. Б. Не равна нулю, постоянна по направлению, но не по модулю. В. Не равна нулю, постоянна, но модулю и направлению. Г. Равна нулю или постоянна, но модулю и направлению. Д. Равна нулю. 4. Тело движется равномерно по окружности. Какое утверждение о равнодействующей всех приложенных к нему сил правильно? А. Не равна нулю, постоянна по модулю, но не по направлению. Б. Не равна нулю, постоянна по направлению, но не, но модулю. В. Не равна нулю, постоянна по модулю и направлению. Г. Равна нулю или постоянна по модулю и направлению. Д. Равна нулю. Какая из приведенных ниже формул выражает сила тяжести? А.  . Б. В. Г. Д. среди ответов А – Г нет правильного. |